5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sensor Ultarsonik
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang mengubah besaran fisis bunyi menjadi besaran listrik. Pada sensor ini gelombang ultrasonik
dibangkitkan melalui sebuah benda yang disebut piezoelektrik. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 kHz ketika sebuah
osilator diterapkan pada benda tersebut.
Gambar 2.1 Sensor Ultrasonik
Sumber : www.google.comilustrasi sensor ultrasonic.pdf.com, diakses tanggal 1 Mei 2015 pukul 20.30 WIB
Sensor ultrasonik secara umum digunakan pada aplikasi pengukuran jarak. Alat ini secara umum memancarkan gelombang suara ultrasonik menuju suatu
target yang memantulkan balik gelombang kearah sensor. Kemudian mengukur waktu yang diperlukan untuk pemancaran gelombang sampai kembali ke sensor
dan menghitung jarak dengan menggunakan kecepatan suara. Rangkaian penyusun sensor ultrasonik terdiri dari transmitter, receiver,
dan komparator. Selain itu, gelombang ultrasonik dibangkitkan oleh sebuah kristal tipis bersifat piezoelektrik. Bagian
– bagian dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut :
Politeknik Negeri Sriwijaya
1. Piezoelektrik
Peralatan piezoelektrik secara langsung mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Tegangan input yang digunakan menyebabkan bagian
keramik meregang dan memancarkan gelombang ultrasonik. Tipe operasi transmisi elemen piezoelektrik sekitar frekuensi 32 kHz. Efisiensi lebih
baik, jika frekuensi osilator diatur pada frekuensi resonansi piezoelektrik dengan sensifitas dan efisiensi paling baik. Jika rangkaian pengukur
beroperasi pada mode pulsa elemen piezoelektrik yang sama dapat digunakan sebagai transmitter dan receiver.
2. Transmitter
Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar gelombang ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40 kHz yang dibangkitkan
dari sebuah osilator. Untuk menghasilkan frekuensi 40 kHz, harus dibuat sebuah rangkaian osilator dan keluaran dari osilator dilanjutkan menuju
penguat sinyal. Besarnya frekuensi ditentukan oleh komponen kalang RLC Kristal tergantung dari desain osilator yang digunakan. Penguat
sinyal akan memberikan sebuah sinyal listrik yang diumpankan ke piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik sehingga bergetar dan
memancarkan gelombang yang sesuai dengan besar frekuensi pada osilator.
3. Receiver
Receiver terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang
berasal dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau gelombang langsung LOS Line Of Sight dari transmitter. Oleh karena
bahan piezoelektrik memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik akan membangkitkan tegangan listrik pada saat gelombang datang dengan
frekuensi yang resonan dan akan menggetarkan bahan piezoelektrik tersebut.
Politeknik Negeri Sriwijaya 2.1.1 Sensor Ultrasonik SRF04
SRF04 adalah sensor non-kontak pengukur jarak menggunakan ultrasonik. Prinsip kerja sensor ini adalah transmitter mengirimkan seberkas gelombang
ultrasonik, lalu diukur waktu yang dibutuhkan hingga datangnya pantulan dari objek. Lamanya waktu ini sebanding dengan dua kali jarak sensor dengan objek,
sehingga jarak sensor dengan objek dapat ditentukan persamaan :
Keterangan : s = jarak meter
v = kecepatan suara 344 mdetik t = waktu tempuh detik
SRF04 dapat mengukur jarak dalam rentang antara 3 cm – 3 m dengan
output panjang pulsa yang sebanding dengan jarak objek. Sensor ini hanya memerlukan 2 pin IO untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler, yaitu
TRIGGER dan ECHO. Untuk mengaktifkan SRF04 mikrokontroler mengirimkan pulsa positif melalui pin TRIGGER minimal 10 µs, selanjutnya SRF04 akan
mengirimkan pulsa positif melalui pin ECHO selama 100 µs hingga 18 ms, yang sebanding dengan jarak objek. Dibandingkan dengan sensor ultrasonik lain,
seperti PING, SRF04 mempunyai kemampuan yang setara, yaitu rentang pengukuran antara 3 cm
– 3 m dan output yang sama yaitu panjang pulsa. Meski cara pengoperasiannya mirip, namun kedua sensor tersebut berbea jumlah pin IO
– nya, yaitu 2 untuk SRF04 dan 1 untuk PING. Dibawah ini spesifikasi dari sensor ultrasonik srf04 :
Spesifikasi dari sensor ultrasonik SRF04 adalah sebagai berikut : a.
Dimensi : 24mm P x 20mm L x 17mm T.
b. Tegangan
: 5 VDC c.
Konsumsi Arus : 30 mA rata-rata, 50 mA max d.
Frekuensi Suara : 40 kHz e.
Jangkauan : 3 cm
– 3 m
Politeknik Negeri Sriwijaya
f. Sensitivitas
: Mampu mendeteksi objek dengan diameter 3 cm pada jarak 2 m
g. Input Trigger
: 10 mS min. Pulsa Level TTL h.
Pulsa Echo : Sinyal level TTL Positif, Lebar berbanding proporsional
dengan jarak yang dideteksi
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Sensor Ultrasonik SRF04
Sumber :http:www.robot-electronics.co.ukhtmsrf04tech.htm diakses tanggal 1 Mei 2015 pukul 20.30 WIB
Sensor ultrasonik srf04 ini memiliki Dari gambar diatas dapat dijelaskan fungsi dari masing
– masing koneksi sensor ultrasonik SRF04 sebagai berikut: a.
5V supply : sebagai tegangan supply yang nantinya
dihubungkan ke power supply 5V.
b. Echo Pulse Output : sebagai pin output yang nantinya dihubungkan ke
mikrokontroller sehingga mikrokontroller dapat
membaca pulsa yang dihasilkan sensor.
c. Trigger Pulse Input : sebagai pin input yang nantinya dihubungkan ke
mikrokontroller untuk mendapatkan pulsa dari
mikrokontroller.
d.
0V Ground : sebagai pertanahan atau grounding.
Politeknik Negeri Sriwijaya 2.1.2 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik SRF04
Prinsip kerja SRF04 adalah transmitter memancarkan seberkas sinyal ultrasonik 40KHz yang bebentuk pulsa, kemudian jika di depan SRF04 ada
objek padat maka receiver akan menerima pantulan sinyal ultrasonik tersebut. Receiver akan membaca lebar pulsa dalam bentuk PWM yang dipantulkan objek
dan selisih waktu pemancaran. Dengan pengukuran tersebut, jarak objek di depan sensor dapat diketahui. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar 2.3 di bawah ini:
Gambar 2.3 Timing Diagram Sensor Utrasoik SRF04
Sumber :http:www.robot-electronics.co.ukhtmsrf04tech.htm
Dari gambar diatas untuk memperoleh pulsa dari sensor maka terlebih dahulu pin trigger dan echo dihubungkan ke mikrokontroler. Untuk memulai
pengukuran jarak, mikro akan mengeluarkan output high pada pin trigger selama minimal 10µS, sinyal high yang masuk tadi akan membuat SRF04 ini
mengeluarkan suara ultrasonik. Kemudian ketika bunyi yang dipantulkan kembali ke sensor SRF04, bunyi tadi akan diterima dan membuat keluaran sinyal high
pada pin echo yang kemudian menjadi inputan pada mikrokontroler. SRF04 akan memberikan pulsa 100µs - 18ms pada outputnya tergantung pada informasi jarak
pantulan objek yang diterima. Lamanya sinyal high dari echo inilah yang digunakan untuk menghitungan jarak antara sensor SRF04 dengan benda yang
Politeknik Negeri Sriwijaya
memantulkan bunyi yang berada di depan sensor ini. Untuk menghitung lamanya sinyal high yang diterima mikrokontroler dari
pin echo, maka digunakan fasilitas timer yang ada pada masig-masing mikrokontroler. Ketika ada perubahan dari low ke high dari pin echo maka akan
mengaktifkan timer, dan ketika ada perubahan dari high ke low dari pin echo maka akan mematikan timer. Setelah itu yang diperlukan adalah mengkonversi
nilai timer dari yang satuaanya dalam detik, menjadi ke dalam satuan jarak inchcm.
2.2 Sensor Thermal Array TPA81
Kategori